KR20110030398A - 크레인의 호이스트 케이블에 의해 운반되는 하물의 하물질량을 결정하기 위한 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 크레인의 호이스트 케이블에 의해 운반되는 하물의 하물질량을 결정하기 위한 시스템에 관한 것으로서, 상기 시스템은 호이스트 케이블에서 케이블 력을 측정하기 위한 측정장치와, 케이블력에 기초하여 하물질량을 결정하기 위한 계산유닛을 포함하며, 상기 계산유닛은 어느 한 모델에서 케이블력에 의한 하물질량의 간접 결정의 영향을 기술하고 적어도 부분적으로 보상하는 보상유닛을 가진다.

Description

크레인의 호이스트 케이블에 의해 운반되는 하물의 하물질량을 결정하기 위한 시스템{SYSTEM FOR DETERMINING THE LOAD MASS OF A LOAD CARRIED BY A HOIST CABLE OF A CRANE}

본 발명은, 케이블력(cable force)을 측정하는 측정장치를 갖고 상기 케이블력에 기초하여 하물질량(load mass)을 결정하는 계산유닛(calculation unit)을 갖는, 크레인의 호이스트 케이블(hoist cable)에 의해 운반되는 하물의 하물질량을 결정하기 위한 시스템을 포함한다.

크레인에 의해 들어 올려지는 하물의 하물질량의 정확한 결정은 다양한 적용을 위해 매우 중요하다; 예를 들면, 하물질량은 상기 크레인의 하중 모멘트 제한 시스템(load moment limitation system)에 있어, 즉, 기울어짐 보호와 구조적인 보호를 위해 중요하다. 또한, 상기 하물질량은 상기 크레인의 실행에 대한 데이터 입수를 위해서도 중요하다. 특히, 이송될 전체 적재량(payload)은 상기 하물질량의 정확한 결정에 의해 결정될 수 있다. 더욱이, 상기 하물질량은 또한, 하물의 흔들림 제어(load swing damping)와 같은 상기 크레인에서의 다른 제어 임무를 위한 파라미터로서 중요하다.

하물질량을 결정하는 일반적인 방법은 상기 호이스트 케이블에서 케이블력을 측정하는 것이다. 이러한 관점에서, 상기 호이스트 케이블에서의 케이블력은 적어도 정적 상태(static state)에서는 대체로 하물 질량에 상응한다.

이러한 관점에서 상기 케이블력 측정을 위한 측정장치는 하물 서스펜션 수단(load suspension means)에 직접적으로 설치되어 있다. 상기 하물 서스펜션 수단에서의 이러한 장치는 여기서 단지 적은 교란 영향만이 있어, 대단한 정밀도를 얻을 수 있다는 장점이 있다. 그러나 이러한 해결책은 상기 하물 서스펜션 수단으로의 전원공급장치와 상응하는 신호라인이 필요하다는 단점이 있다.

상기 크레인 구조와 상기 호이스트 케이블 사이의 연결구역 예를 들면, 디플렉션 풀리(deflection pulley)나 호이스팅 기어(hoisting gear)에서 측정장치의 설치는 더 가능하다. 이것은 상기 측정장치가 매우 튼튼하게 만들어질 수 있으며, 케이블링(cabling)은 상대적으로 간단하다는 장점을 갖는다. 이러한 측정장치의 설치는 더 많은 교란 영향이 상기 케이블력으로부터 하중질량을 정확하게 측정하는 것을 더욱 어렵게 하는 불리한 점이 있다.

이러한 관점에서, 케이블력을 결정하는 평균필터(mean filter)를 사용하는 것은 이미 알려져 있다. 그러나 한편으로는, 이것은 신호출력에서 상대적으로 높은 지연이 감수되어야 한다는 불리한 점을 갖는다. 다른 한편으로는, 많은 교란 영향들이 평균필터를 통해 제거될 수 없다.

그러므로 본 발명의 목적은 상기 케이블력에 기초하여 하물질량의 결정을 개선할 수 있는, 호이스트 케이블에 의해 운반되는 하물의 하물질량을 결정하기 위한 시스템을 제공하는 데 있다.

상기 목적은 본 발명에 따른, 청구항 1에 따른 장치에 의해 이루어진다. 이러한 관점에서, 본 발명에 따른, 크레인의 호이스트 케이블에 의해 운반되는 하물의 하물질량을 결정하기 위한 시스템은 호이스트 케이블에서 케이블력을 측정하기 위해 설치된 측정장치와 상기 케이블력을 기초로 하여 하물질량을 결정하는 계산유닛을 포함한다. 본 발명에 따라, 상기 계산유닛은 보상유닛(compensation unit)을 갖고, 상기 보상유닛은 모델(model)에서 케이블력을 통해 상기 하물질량의 간접적인 결정의 영향을 나타내며, 상기 하물질량을 결정할 때 적어도 부분적으로 그 영향을 보상한다.

한편으로, 이러한 관점에서, 상기 케이블력을 통해 하물질량의 간접적인 결정의 정적 영향(static influence)을 적어도 부분적으로 보상하는 보상유닛이 제공될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 본 발명에 따라, 간접적인 결정의 정적 영향은 모델화되어, 상기 보상유닛에 의해 보상된다. 대체로, 평균값 필터들은 정적 영향을 제거할 수 없기 때문에, 이에 의해, 상기 하물질량의 더 정밀한 결정은 평균값 필터를 통해서는 불가능하다.

선택적으로 또는 추가적으로, 상기 보상유닛이 상기 케이블력을 통해 상기 하물질량의 간접적인 결정의 동적 영향(dynamic influence)을 적어도 부분적으로 보상하는 구성이 제공될 수 있다. 또한, 이러한 목적을 위해, 상기 보상유닛이 상기 동적 영향을 모델화하고 그 결정시 하물질량을 보상하는 구성이 제공된다.

본 발명에 따라, 유리하게, 상기 보상유닛은 들어올림 과정의 물리적 모델에 기초하며, 상기 물리적 모델은 상기 케이블력을 통해 상기 하물질량의 간접적인 결정의 정적 및/또는 동적 영향을 모델화하는 구성이 제공된다. 상기 보상유닛은 이 모델에 의해 이들 정적 및/또는 동적 영향을 적어도 부분적으로 보상할 수 있다.

이러한 관점에서, 유리하게, 상기 보상유닛은 상기 크레인의 위치 및/또는 운동에 대한 데이터에 기초하여 작용하는 구성이 제공된다.

이러한 관점에서, 상기 호이스팅 기어의 위치 및/또는 운동에 대한 데이터, 및/또는, 붐 및/또는 타워의 위치 및/또는 운동에 대한 데이터는, 유리하게, 상기 보상유닛에 포함된다.

이러한 관점에서, 특히, 본 발명에 따른 상기 시스템은 데릭 붐(derrick boom) 크레인에 사용될 수 있으며, 상기 데릭 붐 크레인에서 붐은 수평 러핑축(luffing axis)에 대하여 상·하로 러핑될 수 있으며, 타워나 상부구조(superstructure)를 통해 수직회전축에 대하여 회전될 수 있다.

이러한 관점에서, 유리하게, 상기 측정장치는 상기 크레인 구조의 요소와 상기 호스트 케이블 사이의 연결요소, 특히, 디플렉션 풀리나 호이스팅 기어에 설치되는 구성이 제공된다. 이러한 관점에서, 유리하게, 상기 보상유닛은 상기 측정장치의 설치의 정적 및/또는 동적 영향을 적어도 부분적으로 보상하는 구성이 제공된다. 이러한 관점에서, 유리하게, 상기 보상유닛은 상기 케이블력에 대한 측정장치의 설치에 따른 영향을 보상한다.

이러한 관점에서, 유리하게, 상기 보상유닛은 상기 호이스트 케이블의 실중량(net weight)을 고려한 케이블 질량 보상을 포함하는 구성을 제공한다. 상기 호이스트 케이블은 무시할 수 없고, 본 발명에 의해 하물질량의 결정을 더 이상 왜곡할 수 없는 실중량을 갖는다. 이러한 관점에서, 유리하게, 상기 하물질량의 계산에서 하물의 들어올림 및/또는 내림에 따른 케이블 길이변화의 영향을 고려한다. 상기 호이스트 케이블의 실중량은 상기 케이블의 길이변화 때문에 들어올림 상태(lifting phase)에 따라 케이블력에 대해서 다른 영향을 미친다. 본 발명에 따른 상기 시스템은 이것을 고려한다.

이러한 관점에서, 유리하게, 상기 시스템은 윈치(winch)를 포함하는 호이스팅 기어에 사용되며, 상기 윈치의 회전각 및/또는 회전속도는 입력값으로서 상기 케이블 질량 보상에 포함된다. 상기 케이블 길이 및/또는 케이블 속도는 회전각 및/또는 회전속도에 기초하여 결정될 수 있으며, 그것/그것들의 케이블력에 대한 영향은 상기 하물질량의 계산에서 고려될 수 있다.

상기 케이블 길이 및/또는 상기 케이블 속도는 회전각도 및/또는 회전속도를 기초로 결정될 수 있으며, 상기 케이블력에 대한 그것/그것들의 영향은 상기 하물질량의 계산에서 고려될 수 있다.

선택적으로, 상기 케이블 길이 및/또는 케이블 속도는 또한 측정롤(measurement roll)을 통해 결정될 수 있다. 이것은 예를 들면, 상기 케이블에서 분리되어 설치되거나, 디플렉션 풀리(deflection pulley)로서 구성될 수 있다.

더 유리하게, 상기 케이블 질량 보상은 상기 윈치에 감겨진 호이스트 케이블의 실중량을 고려하는 구성이 제공된다. 이것은 상기 윈치에 감겨진 상기 케이블은 상기 측정장치 위에 지지되고, 그래서 측정된 값에 영향을 미칠 수 있으므로, 상기 측정장치가 상기 케이블력 측정용 호이스트 윈치 특히, 상기 호이스트 윈치의 토크지지부재(torque support)에 설치되면 특히 유리하다.

더 유리하게, 상기 케이블 질량 보상은 상기 크레인 구조의 움직임에 의해 변하는 호이스트 케이블 섹션(cable section)의 길이 및/또는 호이스트 케이블 섹션의 배열을 고려하는 구조가 제공된다. 이것은, 상기 호이스트 케이블 시스템이 상기 크레인 구조의 움직임 특히, 상기 붐의 움직임에 대한 길이나 배열을 변경하는 크레인에서 특히 중요하다. 특히, 이것은 상기 케이블이 상기 크레인에서 상기 붐에 평행하게 가이드될 때가 아니라, 오히려 상기 케이블이, 붐이 위 아래로 러핑되는 것에 의해 변하는 붐에 대한 각을 취하는 때의 경우이다. 상기 크레인 구조 특히, 상기 붐의 위치에 따라, 상기 호이스트 케이블의 섹션의 다른 길이 및/또는 배열이 발생하여, 결국 상기 측정장치의 출력신호에 대해 상기 호이스트 케이블의 실중량의 효과에 영향을 미친다.

더 유리하게, 상기 보상유닛은 하나 또는 그 이상의 디플렉션 풀리에 대한 호이스트 케이블의 편향(deflection)에 기인한 마찰효과를 고려하는 디플렉션 풀리 보상을 포함하는 구성이 제공된다. 이러한 관점에서, 특히, 상기 호이스트 케이블의 편향을 위해 요구되는 벤딩작업은, 유리하게, 마찰효과로 고려된다. 또한, 선택적이거나 추가적으로, 상기 디플렉션 풀리에서의 롤 마찰(roll friction)은 고려될 수 있다.

이러한 관점에서, 유리하게, 상기 디플렉션 풀리 보상은 상기 디플렉션 풀리의 회전방향 및/또는 회전 속도를 고려하는 구성이 제공된다. 특히, 이러한 관점에서 회전방향은 상기 케이블력에 대해 큰 영향을 갖는다.

이러한 관점에서, 유리하게, 상기 디플렉션 풀리 보상은 상기 크레인 구조의 움직임과 상기 호이스팅 기어의 움직임에 의한 디플렉션 풀리의 회전방향 및/또는 회전속도를 계산한다. 특히, 상기 타워와 상기 붐 사이에서 상기 호이스트 케이블의 다축 디플렉션 풀리에 의해, 여기서, 상기 측정장치의 출력신호에 상응하는 영향을 미치게 되는 복잡한 움직임 패턴이 발생할 수 있다.

이러한 관점에서, 유리하게, 디플렉션 풀리 보상은 상기 측정된 케이블력에 따라 마찰효과를 결정한다. 상기 케이블력은 상기 마찰효과에 결정적인 영향을 미친다. 이러한 관점에서, 유리하게, 상기 마찰효과는 상기 측정된 케이블력의 선형함수(linear function)에 기초하여 결정된다. 선형 함수는 상기 물리적인 상황의 비교적 좋은 근사치를 나타내기 때문이다.

더 유리하게, 본 발명에 따른 상기 시스템에서, 상기 보상유닛은 상기 하물질량의 결정에서 상기 케이블력에 대한 상기 하물질량 및/또는 호이스팅 기어의 가속의 영향을 고려하는 구성이 제공된다. 이러한 관점에서, 상기 하물질량 및/또는 상기 호이스팅 기어의 가속은 상기 호이스트 힘(hoist force)의 동적 요소(dynamic component)를 발생시키며, 그것은 본 발명에 따른 보상에 의해 적어도 부분적으로 보상된다. 이러한 관점에서, 유리하게, 상기 보상유닛은 물리적인 모델에 기초하여 작용하며, 상기 물리적인 모델은 상기 케이블력에 대해 상기 하물질량 및/또는 호이스팅 기어의 가속의 영향을 나타낸다.

더 유리하게, 상기 계산유닛은 상기 하물질량의 결정시에 상기 호이스트 케이블의 탄성력에 기인하여 발생하는 진동동력(oscillation dynamics)을 고려하는 구성이 제공된다. 상기 호이스팅 기어를 통해 유도되는 가속에 의해 야기되는 가속에 더해, 케이블과 하물의 시스템은 추가적으로 상기 호이스트 케이블의 탄성력에 기인하여 발생하는 진동동력을 갖는다. 유리하게, 상기 보상유닛은 적어도 부분적으로 이들 진동동력을 보상한다. 이러한 관점에서, 유리하게, 상기 진동동력의 보상을 위한 상기 보상유닛은 물리적인 모델에 기초한다.

이러한 관점에서, 유리하게, 본 발명에 따른 시스템의 계산유닛은 상기 케이블과 하물의 스프링 질량 모델에 기초하는 하물질량 관측기(observer)를 포함한다. 이러한 관점에서, 유리하게, 하물 서스펜션 수단과 슬링(sling)의 질량뿐만 아니라, 실질적인 하물의 질량은 상기 모델로 기술된다. 대조적으로, 상기 윈치와 상기 하물 서스펜션 수단 사이에서 상기 케이블은 상기 모델에서 스프링으로서 포함된다.

이러한 관점에서, 유리하게, 상기 하물질량 관측기는 상기 측정된 케이블력과, 미리 측정된 케이블력을 기초하여 상기 스프링 질량 모델과 관련하여 예측된 케이블력을 끊임없이 비교한다. 이 비교를 기초로 하여, 상기 하물질량 관측기는 상기 케이블과 상기 하물의 스프링 질량 모델에서 파라미터로 포함되는 하물의 하물질량을 추정한다. 이로써, 상기 하물질량은 높은 정밀도와 동적 영향의 보상을 갖고 결정된다.

이러한 관점에서, 유리하게, 상기 하물질량 관측기는 측정된 신호의 측정노이즈(measurement noise)를 고려한다. 유리하게, 평균값이 면제된 백색소음(white noise)은 이 목적을 위해 사용된다.

유리하게, 상기 케이블의 길이에 관한 데이터는 상기 케이블력을 결정하는 측정장치의 출력신호에 더해 측정된 신호로서 포함된다. 이러한 관점에서, 유리하게, 허용된 최대 하물에 대해서 노름 케이블력(normed cable force)은 상기 하물질량 관측기의 파라미터로서 사용된다.

더욱이 본 발명은, 상기한 바와 같이, 호이스트 케이블에 의해 운반되는 하물의 하물질량을 결정하는 시스템을 갖는 크레인을 포함한다. 이러한 관점에서, 특히, 상기 크레인은, 붐이 수평 러핑축에 대하여 상·하로 러핑될 수 있는, 붐 크레인이다. 더 유리하게, 상기 크레인은 수직회전축에 대하여 회전할 수 있다. 이러한 관점에서, 특히, 상기 붐은 차대(undercarriage)에 대한 수직 회전축에 대하여 회전가능한 타워에 선회가능하게 연결되어 있다. 이러한 관점에서, 특히, 상기 붐은 하버 모빌 크레인(harbor mobile crane)일 수 있다. 하지만, 본 발명에 따른 시스템은 마찬가지로 다른 크레인 형태, 예를 들면, 갠트리 크레인(gantry crane)이나 타워 슬루윙 크레인(tower slewing crane)에도 사용가능하다.

이러한 관점에서, 유리하게, 상기 시스템은 케이블력을 측정하기 위한 측정장치가 크레인 구조의 요소와 호이스트 케이블 사이의 연결요소 특히, 디플렉션 풀리 혹은 호이스팅 기어에 설치되는 크레인에 사용될 수 있다. 이로써, 본 발명에 따른 시스템에 의해 상기 하물질량의 정확한 결정이 가능하면서도 매우 튼튼한 장치가 된다.

이러한 관점에서, 알려진 부정확한 시스템으로는 실현할 수 없는 다양한 응용이 발명에 따른 상기 시스템에 의해 가능하다. 예를 들면, 슬랙 케이블 인식(slack cable recognition)이 설치될 수 있으며, 그것은 본 발명에 따른 상기 시스템을 기초로 상기 하물이 내려지는 것을 인식한다. 그리고 풀려진 케이블에 의한 케이블 손상을 막기 위해서 상기 호이스팅 기어의 즉각적인 스위치 오프(switching off)가 개시된다. 이로써, 기계적인 슬랙 케이블 스위치는 선택적으로 생략될 수 있다. 게다가, 빈 컨테이너와 같은 아주 작은 하물의 인식도 마찬가지로 가능하다.

더욱이, 본 발명에 따른 상기 시스템은 평균필터에 비해 큰 지연 없이 하물질량이 측정가능하다는 큰 장점을 갖고 있다. 상기 하물질량 신호가 상기 하중 모멘트 제한 시스템(load moment limitation system)을 위해 사용될 때 더 적은 멈춤이 일어나므로, 결과적으로 더 높은 턴오버(turnover)가 발생한다. 또한, 상기 하중 모멘트 제한 시스템이 어떤 큰 시간지연 없이 개입(intervene)할 수 있으므로, 크레인의 사용수명이 증가한다.

상기 시스템과 상기 크레인에 더해, 본 발명은, 상기 호이스트 케이블에서 케이블력을 측정하는 단계와, 상기 케이블력에 기초하여 하물질량을 계산하는 단계를 포함하는 호이스트 케이블에 의해 운반되는 하물의 하물질량을 결정하는 방법으로서, 상기 케이블력을 통한 하물질량의 결정에의 영향이 하나의 모델로 기술되고, 적어도 부분적으로 보상되는 방법을 포함한다.

이러한 관점에서, 특히, 상기 보상은 이 결정의 정적 및/또는 동적 영향의 모델에 기초하여 일어난다. 이로써, 이들 영향은 계산될 수 있고 상기 보상유닛에 의해 적어도 부분적으로 보상될 수 있다.

유리하게, 본 발명에 따른 상기 방법은, 상기한 바와 같이, 상기 시스템과 상기 크레인에 대해서 일어난다. 이러한 관점에서, 특히, 본 발명에 따른 상기 방법은, 상기한 바와 같이, 시스템에 의해 실행된다.

도 1은 본 발명에 따른 크레인의 실시예를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 시스템과 방법의 실시예를 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 3a 및 도 3b는, 호이스트 윈치에서 측정장치의 설치를 나타내는 도면이다.
도 4는 호이스트 윈치에서의 측정장치의 설치와 디플렉션 풀리를 통하는 호이스트 케이블의 케이블 유도를 나타내는 도면이다.
도 5는 디플렉션 풀리 보상에서 고려된 힘을 나타내는 도면이다.
도 6은 케이블 질량 보상에서 고려된 힘을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 케이블 질량 관측기에 기초한 매스-스프링 모델의 계통도이다.
도 8은 본 발명에 따른 케이블 질량 관측기의 실시예를 도식적으로 나타낸 도면이다.

이하, 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 더 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 크레인의 일 실시예를 나타낸 것으로, 거기서 크레인 케이블에 매달린 하물의 하물질량을 결정하는 본 발명에 따른 시스템의 일 실시예가 사용된다. 실시예에서, 상기 크레인은 하버 모바일 크레인(harbor mobile crane)이다. 이러한 관점에서, 상기 크레인은 새시(chassis)(9)가 있는 차대(1)를 갖는다. 이에 의하여, 상기 크레인은 항구로 이동할 수 있다. 그리고나서 들어올림 위치(lifting location)에서, 상기 크레인은 지지유닛(10)을 통해서 지지된다.

타워(2)는 상기 하부구조(1)에 대해서 회전수직축에 대하여 회전가능하게 설치되어 있다. 붐(boom, 5)은 수평축에 대하여 선회가능하게 타워(2)에 연결된다. 이러한 관점에서, 상기 붐(5)은 유압실린더(7)를 통해 러핑면(luffing plane)에서 상·하로 선회할 수 있다.

이러한 관점에서, 상기 크레인은 상기 붐의 선단(tip)에 있는 디플렉션 풀리(11)에 이어지는 호이스트 케이블(4)을 갖는다. 하물(3)을 들어올리는 하물 서스펜션 수단(12)은 상기 호이스트 케이블(4)의 끝에 설치되어 있다. 이러한 관점에서, 상기 하물 서스펜션 수단(12)과 하물(3)은 상기 호이스트 케이블(4)을 움직임으로써 들어 올려지거나 내려진다. 따라서, 수직방향에서의 상기 하물 서스펜션 수단(12) 또는 상기 하물(3)의 위치변경은 호이스트 케이블(4)의 길이 l_s를 감소시키거나, 증가시킴으로써 이루어진다. 상기 호이스트 케이블을 움직이는 윈치(13)는 이러한 목적을 위해 제공된다. 이러한 관점에서, 상기 윈치(13)는 상부구조(superstructure)에 설치되어 있다. 더욱이, 상기 호이스트 케이블(4)은 상기 타워(2)의 선단에 있는 제1 디플렉션 풀리(6)를 통해 상기 윈치(13)로부터 상기 붐(5) 선단에 있는 디플렉션 풀리(14)로 이어지고, 그 지점에서 역으로, 제2 디플렉션 풀리(8)를 통해 상기 타워(2)로부터 상기 호이스트 케이블이 상기 하물(3)까지 내려져 있는 붐 선단에 있는 디플렉션 풀리(11)까지 이어진다.

더욱이, 각

에 대해 상기 타워(2)를 회전시키고, 각

에 의해 상기 붐(5)을 위 아래로 러핑(luffing)함으로써 상기 하물 서스펜션 수단(12) 또는 상기 하물은 수평으로 이동될 수 있다. 방사상 방향으로 상기 하물을 움직이면서 상기 하물(3)을 들어올리는 운동은 상부구조에서 상기 윈치(13) 장치에 의해 상기 붐(5)을 위 아래로 러핑하게 한다. 이것은 상기 윈치(13)의 상응하는 제어로 선택적으로 보상되어야 한다.

도 2는 크레인의 호이스트 케이블에서 매달린 하물의 하물질량을 결정하는 본 발명에 따른 시스템의 일 실시예를 나타낸다. 이러한 관점에서, 상기 호이스트 케이블에서 케이블력을 측정하기 위한 측정장치로부터 발생하는 상기 신호(20)는 상기 시스템의 입력값으로서 제공된다. 상기 신호는 상기 하물질량을 결정하기 위한 본 발명에 따르는 계산유닛(26)으로 주어진다. 상기 계산유닛(26)은 정확한 하물질량을 출력신호(24)로서 전달한다. 상기 계산유닛은 상기 케이블력을 통한 하물질량의 결정에 미치는 영향을 적어도 부분적으로 보상하는 보상유닛을 갖는다. 상기 보상유닛은 상기 크레인 상태장치(status unit, 25)로부터 계산유닛(26)으로 전해지는 크레인 상태에 대한 데이터에 기초하여 상기 영향을 계산한다. 이러한 관점에서, 특히, 상기 러핑 각 또는 상기 붐의 러핑 각속도는 상기 계산유닛에서 활용된다. 더욱이, 특히 상기 호이스트 윈치(13)의 위치 및/또는 속도를 통해 결정되는 상기 케이블 길이 및/또는 상기 케이블 속도는 상기 계산유닛에 포함될 수 있다.

이러한 관점에서, 상기 보상유닛은 상기 호이스트 시스템의 물리적 모델에 기초하며, 상기 케이블력과 상기 하물질량에 대한 호이스트 시스템의 개별요소의 영향은 상기 물리적 모델에 의해 계산될 수 있다. 이로써, 상기 보상유닛은 이들 영향을 계산할 수 있어 적어도 부분적으로 이들 영향을 보상할 수 있다.

이러한 관점에서, 상기 보상유닛은 이 실시예에서 3개의 요소를 포함하며, 이들은 또한 서로 독립적으로 사용될 수 있다. 이러한 관점에서, 상기 보상유닛은 첫째로, 상기 디플렉션 풀리에서 상기 케이블의 마찰을 보상하는 디플렉션 풀리 보상(21)을 포함한다. 또한, 상기 보상유닛은 상기 하물질량과 상기 케이블력에 대한 케이블 중량의 영향을 보상하는 케이블 질량 보상을 더 포함한다. 또한, 상기 보상유닛은 하물질량 관측기(23)를 더 포함하며, 이것은 상기 호이스팅 기어 또는 상기 하물의 가속에 기인하는, 특히, 하물과 호이스트 케이블의 시스템의 고유 역학(inherent dynamics)으로 인해 일어나는 가속에 기인하는 신호에 대한 동적 간섭을 고려한다.

이하, 본 발명에 따른 시스템의 개별적인 요소들에 대하여 구체적으로 설명한다.

본 발명에 따른 상기 크레인의 호이스트 윈치는 도 3a 및 도 3b에 나타나 있으며, 케이블력을 측정하기 위한 측정장치(34)가 상기 호이스트 윈치에 설치되어 있다. 이러한 관점에서, 상기 호이스트 윈치(30)는 두개의 프레임 요소(31, 35)에 회전축(32)에 대하여 회전가능하게 피벗되어 있다. 힘측정장치(34)는 상기 프레임 요소(31)에 토크 지지부재로서 설치되어 있다. 이러한 관점에서, 상기 프레임요소(31)는 상기 축(33)에 대하여 선회가능하게 상기 크레인에 연결되어 있다. 상기 프레임요소(31)는 마주보고 배치된 면에서 상기 힘측정장치(34)를 통해 상기 크레인에 선회가능하게 연결되어 있다. 이러한 관점에서 상기 힘측정장치(34)는 바(bar) 형태로 이루어지고, 상기 프레임요소(31)에 볼트장치(36)를 통해 볼트결합되고, 볼트장치(37)를 통해 상기 크레인에 볼트결합된다. 이러한 관점에서, 장력 로드셀(tension load cell, TLC)은 힘측정장치(34)로서 사용될 수 있다. 선택적으로, 예를 들면, 로드볼트(load bolt)나 로드셀이 힘측정장치(34)로서 사용될 수 있다.

상기 크레인구조와 상기 윈치 사이에서, 케이블력(F_s)에 의해 힘(F_TLC)이 발생되는 힘측정장치에서의 윈치 프레임을 통해서, 케이블력(F_s)은 상기 힘측정장치(34)의 설치에 기인하여 윈치에 대해 처음으로 작용한다.

상기 힘측정장치(34)에 의해 측정되는 힘(F_TLC)으로부터 상기 케이블력(F_s)을 계산하기 위해, 윈치에서 상기 힘측정장치(34)의 설치의 기하학적 구조가 고려되어야 한다. 이러한 관점에서, 상기 힘측정장치(34)에 지지됨으로써 상기 케이블력에 반해 작용하는 윈치 자체의 질량 또한 고려되어야 한다.

또한, 도 3b에 나타낸 것처럼, 상기 힘측정장치(34)는 2개의 프레임 요소(31, 35) 중에 하나에만 설치된다는 것을 선택적으로 고려하여야 한다. 이러한 관점에서 상기 프레임요소(35)는 상기 크레인 구조에 고정되도록 볼트로 결합된다. 상기 호이스트 윈치용 구동장치는 상기 프레임요소(35)에 설치되어 있다.

이러한 관점에서, 이 과정에서 발생하는 힘뿐만 아니라, 상기 측정장치(34)에 의해 측정되는 힘에 관계되거나 또는 상기 케이블력에 관계되는 하물질량의 측정의 원리는 도 4에 모두 다시 나타나 있다.

이러한 관점에서, 상기 호이스트 케이블(4)은 디플렉션 풀리(6, 14, 8)를 통해 상기 윈치(30)로부터 상기 붐 선단에 있는 디플렉션 풀리(11)로 이어져 있으며, 상기 붐 선단에서부터 상기 호이스트 케이블(4)이 상기 하물(3)까지 이어져 있다. 이러한 관점에서, 상기 하물(3)의 질량은 상기 호이스트 케이블(4)에 힘을 발생시키는데, 상기 호이스트 케이블은 상기 윈치(30)에 끼워 넣어진다. 이러한 관점에서, 상기 윈치(30)는 윈치 프레임에 선회가능하게 연결되어 있어 그에 상응하는 힘을 제공한다. 이에 의하여, 힘(F_TLC)은, 상기 윈치 프레임의 프레임요소(31)를 상기 크레인 구조에 연결하는 상기 힘측정장치(34)로 들어가게 된다. 상기 호이스트 케이블, 상기 호이스트 윈치, 상기 윈치 프레임 및 상기 힘측정장치 사이의 기하학적 관계 때문에, 상기 힘측정장치(34)에 의해 측정되는 힘으로부터 상기 하물의 질량에 대한 결론을 이끌어 낼 수 있다.

그러나 상기 크레인 구조와 상기 호이스트 케이블 사이의 연결요소 내에서의 측정장치의 설치 때문에, 보상 없이는 하물질량의 결정에서 실질적인 부정확성을 이끌어내는 일련의 영향이 발생한다. 그러므로 본 발명에 의한 계산유닛은 이러한 영향을 보상하는 상응하는 보상유닛을 갖는다.

이러한 관점에서, 본 발명에 따른 디플렉션 풀리 보상은 우선, 도 5와 관련하여 더욱 구체적으로 설명되며, 디플렉션 풀리 보상에 의해 디플렉션 풀리에서의 마찰영향은 보상된다. 이러한 관점에서, 각각의 경우마다, 상기 호이스트 케이블(4)은 상기 디플렉션 풀리(6, 14, 8, 11)에서 특정 각으로 편향된다. 이에 의하여, 일련의 마찰영향이 상기 케이블력에 발생한다. 이러한 관점에서, 마찰력이 각 디플렉션 풀리에 발생하여 상황에 따라, 특히, 상기 디플렉션 풀리의 회전방향에 따라, 상기 측정장치에 의해 측정되는 힘을 증가시키거나, 감소시킨다.

이러한 관점에서, 스트리에벡 커브(Striebeck curve)에 따라 결정되는 롤 마찰은 상기 디플렉션 풀리의 베어링에서 일어난다. 하지만, 상기 롤 마찰은 상대적으로 작아서 무시될 수 있다. 상기 디플렉션 풀리에서의 상기 호이스트 케이블의 각 편향(angular deflection)은 훨씬 큰 영향력을 갖는다. 이러한 관점에서, 상기 호이스트 케이블은 상기 디플렉션 풀리를 향해 이동하거나, 상기 디플렉션 풀리로부터 나올 때 모두, 변형에 영향을 받으며, 이것은 상응하는 변형작용을 요구한다. 이러한 관점에서, 상기 디플렉션 풀리에서의 상기 호이스트 케이블의 변형 때문에 발생하는 상기 마찰의 크기는 대체로 상기 디플렉션 풀리의 반경과 케이블 힘에 의해 결정된다.

이 점에서, 치수는 각(各) 디플렉션 풀리(deflection pulley)에서의 전체 마찰이 케이블력에 이르기까지 대체로 직선적으로 늘어남을 나타내고 있다. 이와 대조적으로, 디플렉션 풀리의 각속도(angular speed)는 마찰로 인한 영향을 아주 조금 받을 뿐이다. 그러나 각 디플렉션 풀리에서의 마찰은 측정된 마찰력에 더해지거나, 또는 디플렉션 풀리의 회전 방향에 따라 측정된 마찰력으로부터 빼져야 한다는 점에서 유의해야 한다. 이 점에서, 하물의 권상시, 디플렉션 풀리의 마찰력은 호이스트 윈치(hoist winch)에 의해 야기된 리프팅력(lifting force)에 대해 반대로 작용하기 때문에, 측정된 케이블력은 마찰력에 의해 증가한다. 이와 대조적으로, 하물이 호이스팅 기어(hoisting gear)에 의해 권하될 때, 측정된 케이블력은 대응하는 양만큼 감소한다.

또한, 이 점에서, 호이스트 케이블(hoist cable)이 타워 선단과 붐 선단 사이에서, 타워 선단에 설치되어 있는 두 개의 디플렉션 풀리(6, 8)와 붐 선단에 설치되어 있는 두 개의 디플렉션 풀리(14, 11)에 의해, 앞뒤로 안내된다는 것이 고려되어야 한다. 그러므로 디플렉션 풀리(8, 11, 14)의 운동도 마찬가지로, 호이스팅 기구(hoisting mechanism)의 운동에 관계없이, 디플렉션 풀리(6)가 움직이지 않는 동안, 붐의 상하 러핑을 야기한다. 따라서, 호이스팅 기구에 의한 하물의 권상과 권하시에 마찰력의 3/4에 거의 대응하는 마찰력이 붐의 상하 러핑시 발생한다.

이 점에서, 본 발명에 따른 보상유닛은 디플렉션 풀리에서의 마찰을 통해 발생하는 영향을 보상한다. 이를 위해, 보상유닛은 호이스팅 기어와 붐의 위치 및/또는 운동에 기초하여, 각각의 디플렉션 풀리의 회전 방향을 결정한다. 이 점에서, 고려해야 할 점은, 디플렉션 풀리의 복합운동패턴(complex movement patterns)이 호이스팅 기어와 붐의 조합 운동에서 매우 잘 나타날 수 있기 때문에, 모든 디플렉션 풀리가 동일 신호(sign)를 가진 케이블력에 도입되지는 않는다는 것이다. 그러므로 디플렉션 풀리 보상은 윈치 속도와 붐의 러핑 속도에 기초하여 수행하는 것이 유리하다.

또한, 본 발명에 따른 계산유닛은 케이블 질량 보상을 포함하는데, 지금부터, 이 케이블 질량 보상이 도 6을 참조하여 더 상세히 설명될 것이다. 이미 상술한 바와 같이, 힘측정장치(34)에 지지되어 있는 윈치의 중량 F_w(36)은 상기 힘측정장치(34)의 측정신호로부터 케이블력을 계산할 때에 가장 먼저 고려되어야 한다. 그러나 상기 호이스트 케이블은, 또한 윈치에 적어도 부분적으로 감겨 있다. 따라서 호이스트 윈치에 감겨 있는 호이스트 케이블의 질량은 상기 힘측정장치(34)에 마찬가지로 지지되어 있다. 그러므로 위치에 감긴 호이스트 케이블의 중량도 고려되어야 한다. 이 중량은, 예를 들면, 호이스트 윈치의 회전 각도에 기초하여 결정될 수 있다.

또한, 디플렉션 풀리 사이의 개개의 케이블 구간의 질량은 케이블력에 대한 영향력을 가지며, 따라서 하물질량의 결정에도 영향력을 가진다. 이 점에서, 케이블 구간(41, 42)은 케이블의 질량에 따라 측정된 케이블력을 증가시킴에 반하여, 케이블 구간(43, 44, 45)은 측정된 케이블력을 감소시킨다. 수평방향에 대한 상기 케이블 구간들의 길이와 각도는, 이 영향력의 계산시에, 각각 고려되어야 한다. 이 프로세스에서, 일정한 길이와 일정한 각도는 케이블 구간(45)에서만 나타난다는 것이 고려되어야 한다. 이와 대조적으로, 구간(41)은, 하물을 올리고 내림으로써 길이에 변화가 생긴다. 다음으로, 구간(42-44)은 붐의 상하 러핑에 의해 길이와 얼라인먼트 둘 다에서 변화가 생긴다. 따라서 케이블 질량 보상은 붐과 호이스트 윈치의 위치에 기초하여 행한다.

이와 같이, 디플렉션 풀리 보상과 케이블 질량 보상은 호이스트 윈치에서의 상기 측정장치의 배치 영향을 대체로 보상한다. 측정장치를 호이스트 윈치에 배치하는 대신, 상기 측정장치를 디플렉션 풀리 중 어느 하나에, 특히 붐 선단에 있는 디플렉션 풀리(8)에 통합시키는 것도 고려할 수 있다. 다음으로, 측정장치의 이러한 배치에서, 상기 보상은 위에서 나타낸 원리에 따라, 그렇지만 측정장치의 배치가 달라짐에 따라 대등해져야 하는 측정된 힘에 대한 마찰의 영향과 케이블 질량의 영향만을 가지고 행한다.

본 발명에 따른 시스템은, 하물질량의 결정시, 크레인 구조물과 호이스트 케이블 사이의 연결 요소에서 상기 측정장치의 배치가 가지는 시스템적인 영향들을 고려할 뿐 아니라, 하물질량 및/또는 호이스팅 기어의 가속도와 호이스트 케이블의 탄성에 의해 야기되는 동역학적 영향들을 보상한다.

이 점에서, 사실상, 호이스트 케이블과 하물의 시스템은, 호이스트 케이블의 탄성에 의해, 호이스팅 기어에 의해 야기되는 스프링-질량 진자(pendulum)를 형성한다. 이에 의해 하물질량에 대응하는 케이블력 신호의 정적 부분(static portion)에 겹쳐지는 진동이 발생한다. 이 프로세스에서, 하물질량 관측기는 호이스트 케이블과 하물의 스프링 질량 시스템의 물리적 모델에 기초한다. 이 점에서, 상기 모델은, 도 7에 개략적으로 나타나 있다. 하물질량 관측기(23)는, 측정된 케이블력과 이 모델에 기인한 케이블력을 비교함으로써, 변수로서 상기 물리적 모델에 포함되는 정확한 하물질량을 추정한다.

지금부터, 확장칼만필터(ＥＫＦ: extended Kalman filter)로서 행해지는 본 발명에 따른 하물질량 관측기의 일 실시예가 이하에서 더 상세히 설명될 것이다.

2. 호이스팅 기어 열 모델링( Modeling the hoisting gear line )

호이스팅 기어 열을 위한 동역학적 모델은 다음 항목에서 나올 것이다. 도 1은 항만 이동식 크레인(ＬＨＭ)의 전체 구조물을 나타낸다. 질량 m_l을 가진 하물은 하물 서스펜션 수단에 의해서 크레인에 의해 들어 올려지며, 총 길이 l_s를 가진 케이블을 통해 호이스트 윈치에 연결되어 있다. 이 케이블은 붐의 선단과 타워에 있는 각각 하나의 디플렉션 풀리를 통해 상기 하물 서스펜션 수단으로부터 편향되어 있다. 이 점에서, 상기 케이블은 붐 선단에서 호이스트 윈치 쪽으로 직접 편향되어 있지는 않고, 오히려 붐 선단에서 타워 쪽으로, 다시 붐 선단 쪽으로 그리고 나서 타워를 거쳐 호이스트 윈치 쪽으로 편향되어 있다는 것에 유의해야 한다(도 1 참조). 따라서 케이블의 총 길이는,

처럼 된다.

여기서 l₁, l₂ 및 l₃은, 호이스트 윈치에서 타워까지, 타워에서 붐 선단까지, 그리고 붐 선단에서 하물 서스펜션 수단까지의 구간 길이이다. 호이스트 윈치, 케이블 및 하물질량을 포함하는 호이스팅 기어 열이 아래에서는 스프링 질량 시스템으로서 단순화된 형태로 모델링되어 있으며, 도 7에 나타나 있다.

따라서, 뉴턴 운동 법칙에 따라, 스프링 질량 댐퍼 시스템의 운동 방정식은

처럼 된다.

여기서, g는 중력에 의한 가속도, c는 스프링 상수, d는 댐퍼 상수, z는 하물 위치,

는 하물 속도,

는 하물 가속도이다. 케이블 속도 i_s는 윈치 속도

w 와 윈치 반경 r_w 로부터 다음과 같이 구한다.

길이 l_s 의 케이블의 스프링 강도(spring stiffness) c_s 는 훅의 법칙을 사용하여 다음과 같이 계산될 수 있다.

여기서 E_s 와 A_s는 탄성계수(elasticity module)와 케이블의 단면적이다. 평행한 케이블들은 이동식 항만 크레인에서 하중 n_s 을 증가시키므로(도 1 참조), 호이스팅 기어 열의 스프링 강도 c는 다음과 같이 된다.

호이스팅 기어 열의 댐퍼 상수 d 는 아래와 같이 주어진다.

여기서 D는 케이블의 레어 댐핑 계수(Lehr's damping factor)를 나타낸다.

하물질량 관측기의 주요 목적은 그때의 현재 하물질량의 추정이므로, 동역학적 방정식은 하물질량에 대해 유도되어야 한다. 하물질량 m_l 은 이 작업 내에서 랜덤 워크 프로세스(random walk process)로서 모델링되어 있다. 즉, m_l 은 부가적인, 평균 자유 화이트 노이즈(mean-free white noise)에 의한 간섭을 받는다. 따라서 하물질량에 대해 아래의 동역학적 방정식이 나타난다.

여기서 Y₁은 평균 자유 화이트 노이즈를 나타낸다.

3. 관측기 설계( Observer design )

ＥＫＦ[3]에 기초한 관측기는 이 항목에서 설계된다. 여기서, 각 변수들의 수치 범위가 크게 다르다는 것에 유의해야 한다. 따라서 케이블 길이 l_s와 하물 위치 z는 일반적으로 100m와 200m 사이이고, 케이블 속도

와 하물 속도

는

과

사이이며, 하물질량은 0㎏과 150×10³㎏ 사이이다. 또한, 두 변수 E_s와 A_s도 매우 다른 수치 범위를 가진다. 이들 다른 수치 범위는 관측기의 온라인에서의 추정시에 계산 능력 문제를 야기할 수 있다. 관측기 설계를 위한 새로운 변수

가 이들 계산 능력 문제를 피하기 위해 도입되며, 여기서 m_max는 각각의 크레인 타입에 대한 최대 허용 리프팅 하중(maximum permitted lifting load)이다. 또한, 하물질량 m_l이 상기 관측기에서 직접 이용되지는 않고, 오히려 노름 하물질량(normed load mass)

이 사용된다.

윈치 위치들

은 증분발생기(incremental generator)에 의해 크레인에서 측정되어 윈치 속도

w가 측정된다. 힘측정센서(force measurement sensor)는 윈치에서 측정된 케이블력 F_w을 제공한다. 케이블 길이와 케이블 속도는 방정식 (3)에 의해 윈치 위치와 윈치 속도로부터 계산될 수 있다. 윈치에서 측정된 케이블력 F_w과 관련하여, 하물질량에 기초한 힘뿐만 아니라, 디플렉션 풀리의 마찰 영향과 케이블의 정미 중량도 여기에서 측정된다는 것에 유의해야 한다. 그러나 이들 간섭 영향들은 보상 알고리즘에 의해 제거될 수 있으며, 그 후의 현재 스프링력 F_c(방정식 (2) 참조)이 윈치에서 측정된 케이블력 F_w으로부터 계산될 수 있다.

상기 시스템의 입력 변수 u와 출력 변수(또는 측정된 변수) y가 관측기 디자인을 위해 가장 먼저 정의되어야 한다. 이 문제 때문에, 케이블 속도

s가 유일한 시스템 입력으로서 선택된다. 케이블 길이 ls와 노름 스프링력(normed spring force)

은 출력 변수로서 선택된다.

방정식 (2), (4), (5), (6)과 (8)을 포함하는 동역학적 모델(dynamic model)은 상태 벡터(state vector)를 사용하는 상태 공간(state space)으로 변형될 수 있다.

이에 따른 일차 미분방정식들의 체계는

이다.

여기서

이미 상술한 바와 같이, 관측기는 ＥＫＦ로서 구현된다. 상기 ＥＫＦ는 비선형, 이산시간 시스템(non-linear, time-discrete system)을 위한 관측기이며, 추정 오차

의 오차 공분산(error covariance)을 최소화한다.

매시간 스텝 [3]에서,

는 일반적으로 그 후에 추정된 상태를 의미한다. 이산 표본화율(discrete sampling rate) Δt과 함께

는 방정식 (13)과 다음 식에 적용된다. 그러나 상태공간표현(state space representation)(9)은 연속계(continuous system)를 의미하므로, 앞에서 설명한 시스템은 전향 오일러 법(Euler-forward method)[2]을 사용하여 다음 식에서 이산화된다.

ＥＫＦ는 상태 추정을 위해 매 스텝에서 예측 스텝(prediction step)과 교정 스텝(correction step)을 수행한다. 다음 스텝에 대한 상태는 예측 스텝 내에서 시스템 방정식(9)에 기초하여 예측된다.

시스템 상태에 더해, 오차 공분산 행렬도 예측 스텝 내에서 예측된다.

여기서

은 시간 간격 (k-1)Δt에 대한 오차 공분산 행렬이다. A_k는 그 후의 현재 상태에 대해 직선화된 시스템의 천이 행렬(transition matrix)이며, Q_k는 시스템 노이즈의 이산시간 공분산 행렬(time-discrete covariant matrix)이다. A_k는 일차 요소까지 행렬 지수 함수의 테일러 급수에 의해 대략 계산된다.

도 8은 블록 다이어그램으로 하물질량 관측기의 실시예를 다시 나타낸다. 윈치에서 측정된 힘 F_w 뿐만 아니라, 호이스트 케이블의 길이 ls가 하물질량 관측기에서 측정된 신호로서 포함되어 있다. 이 점에서, 상술한 바와 같이, 전체 힘은, 케이블 중량과 마찰 영향에 대해 가장 먼저 보상되어, 최대 허용 하물질량 m_max으로 정규화된다. 따라서, 그 뒤, 하물질량 관측기는, m_max를 곱함으로써 다시 변환된 x₄로서의 정규화된 하물질량(normalized load mass)을 하물질량 m_l로 추정한다. 또한, 하물질량 관측기는 케이블 길이 l_s, 하물의 위치 z 및 제어 목적을 위해 마찬가지로 사용될 수 있는 하물 속도

를 추정한다.

본 발명은, 호이스트 윈치 또는 디플렉션 풀리의 토크 지지체에서처럼, 크레인 구조물과 호이스트 케이블 사이의 연결 요소에 의한 케이블력의 측정을 위한 상기 측정장치의 배치에 의한 영향과, 호이스트 케이블의 탄성에 의해 야기되는 동역학적 영향이 둘 다 고려된, 하물질량의 정확한 결정을 할 수 있다. 이 점에서, 하물질량은 제어 작업 또는 데이터 평가에 사용될 수 있다. 특히, 하물질량은 메모리 유닛에, 예를 들면, 데이터베이스에 각각의 수송능력으로 저장되어, 평가될 수 있다.

Claims (15)

1. 호이스트 케이블에서 케이블력(cable force)을 측정하기 위한 측정장치; 및
   케이블력에 기초하여 하물질량을 결정하기 위한 계산유닛을 포함하며,
   상기 계산유닛은 모델에서 케이블력을 통해 하물질량의 간접 결정의 영향을 기술하고 또한 이 영향을 적어도 부분적으로 보상하는 보상유닛을 가지는 것을 특징으로 하는, 크레인의 호이스트 케이블에 의해 운반되는 하물의 하물질량을 결정하기 위한 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 보상유닛은 크레인의 위치 및/또는 운동에 대한 데이터에 기초하여, 특히 호이스팅 기어의 위치 및/또는 운동에 대한 데이터, 및/또는, 붐 및/또는 타워의 위치 및/또는 운동에 대한 데이터에 기초하여, 작동하는 것을 특징으로 하는, 크레인의 호이스트 케이블에 의해 운반되는 하물의 하물질량을 결정하기 위한 시스템.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   크레인은, 상기 크레인의 호이스트 케이블에 의해 운반되는 하물을 들어올리고 내리기 위한 호이스팅 기어를 포함하며,
   상기 호이스트 케이블은 상기 측정장치로부터 상기 크레인의 적어도 하나의 디플렉션 풀리를 통해 상기 하물까지 이어지거나, 및/또는, 호이스트 케이블에서 케이블력을 측정하기 위한 상기 측정장치가 디플렉션 풀리 또는 호이스팅 기어에 설치되며,
   상기 보상유닛은 얻어진 하물질량에 대해 상기 측정장치의 배치 영향을 적어도 부분적으로 보상하는 것을 특징으로 하는, 크레인의 호이스트 케이블에 의해 운반되는 하물의 하물질량을 결정하기 위한 시스템.
4. 제3항에 있어서,
   상기 보상유닛은 하물질량의 계산시에 호이스트 케이블의 질량을 고려하는, 특히 하물을 들어올리거나 및/또는 내릴 때 케이블 길이의 변화의 영향을 고려하는 케이블 질량 보상을 포함하며, 유리하게는 상기 호이스팅 기어가 윈치를 포함하여, 상기 윈치의 회전 각도 및/또는 회전 속도가 입력 변수로서 케이블 질량 보상에 사용되는 것을 특징으로 하는, 크레인의 호이스트 케이블에 의해 운반되는 하물의 하물질량을 결정하기 위한 시스템.
5. 제4항에 있어서,
   상기 케이블 질량 보상은 상기 윈치에 감긴 호이스트 케이블의 중량을 고려하는 것을 특징으로 하는, 크레인의 호이스트 케이블에 의해 운반되는 하물의 하물질량을 결정하기 위한 시스템.
6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 케이블 질량 보상은 크레인 구조물의 운동에 의해 야기된 상기 호이스트 케이블의 각 구간의 길이 및/또는 얼라인먼트(alignment)의 변화를 고려하는 것을 특징으로 하는, 크레인의 호이스트 케이블에 의해 운반되는 하물의 하물질량을 결정하기 위한 시스템.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 보상유닛은 하나 또는 복수의 디플렉션 풀리에 대한 상기 호이스트 케이블의 편향으로 야기된 마찰 영향을 고려하는 디플렉션 풀리 보상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 크레인의 호이스트 케이블에 의해 운반되는 하물의 하물질량을 결정하기 위한 시스템.
8. 제7항에 있어서,
   상기 디플렉션 풀리 보상은 상기 디플렉션 풀리의 회전 방향 및/또는 회전 속도를 고려하며, 상기 디플렉션 풀리 보상은 상기 크레인 구조물의 운동 및/또는 상기 호이스팅 기어의 운동에 의해 야기된 상기 디플렉션 풀리의 회전 방향 및/또는 회전 속도를 계산하는 것을 특징으로 하는, 크레인의 호이스트 케이블에 의해 운반되는 하물의 하물질량을 결정하기 위한 시스템.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
   상기 디플렉션 풀리 보상은 측정된 케이블력에 의거한, 특히 측정된 케이블력의 일차 함수에 기초한, 마찰 영향을 계산하는 것을 특징으로 하는, 크레인의 호이스트 케이블에 의해 운반되는 하물의 하물질량을 결정하기 위한 시스템.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보상유닛은 상기 하물질량의 결정시에 상기 케이블력에 의한 상기 하물질량 및/또는 상기 호이스팅 기어의 가속도 영향을 고려하는 것을 특징으로 하는, 크레인의 호이스트 케이블에 의해 운반되는 하물의 하물질량을 결정하기 위한 시스템.
11. 제10항에 있어서,
    상기 계산유닛은 상기 하물질량의 결정시에 상기 호이스트 케이블의 탄성에 의해 발생하는 진동동력(oscillation dynamics)을 고려하는 것을 특징으로 하는, 크레인의 호이스트 케이블에 의해 운반되는 하물의 하물질량을 결정하기 위한 시스템.
12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 계산유닛은 상기 케이블과 상기 하물의 스프링 모델에 기초한 하물질량 관측기를 포함하는 것을 특징으로 하는, 크레인의 호이스트 케이블에 의해 운반되는 하물의 하물질량을 결정하기 위한 시스템.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 호이스트 케이블에 의해 운반되는 하물의 하물질량을 결정하기 위한 시스템을 가지는 크레인.
14. 호이스트 케이블에서 케이블력을 측정하는 스텝,
    상기 케이블력에 기초하여 하물질량을 계산하는 스텝을 포함하며,
    상기 케이블력에 의한 상기 하물질량의 결정의 영향이 하나의 모델로 기술되고 적어도 부분적으로 보상되는, 호이스트 케이블에 의해 운반되는 하물의 하물질량을 결정하기 위한 방법.
15. 제14항에 있어서,
    제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 시스템에 의해, 상기 하물질량의 결정이 행해지는, 호이스트 케이블에 의해 운반되는 하물의 하물질량을 결정하기 위한 방법.

Images